目的 探讨多穗柯总黄酮(TFL)对四氯化碳(CCl4)致小鼠急性肝损伤的保护作用及其机制。方法 小鼠随机均分为6 组,正常对照组、模型对照组(6% CCl4橄榄油溶液)、水飞蓟素组(水飞蓟素120 mg·kg-1)、TFL低、中、高剂量组(50,100,150 mg·kg-1)。正常对照组、模型对照组灌胃等剂量0.9%氯化钠溶液,其余各组按剂量连续灌胃7 d,末次用药 2 h 后,按剂量5 mL·kg-1腹腔注射6% CCl4橄榄油溶液建立急性肝损伤模型,造模6 h后收集血清和肝脏组织。测定血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平以及肝组织白细胞介素(IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)水平,苏木精-伊红(HE)染色进行常规组织学观察,Western blotting法检测肝组织中含NLR家族Pyrin域蛋白3(NLRP3)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、Caspase-1水平。结果 与模型对照组比较,多穗柯总黄酮可降低肝质量、肝指数(
Objective To investigate the protective effect and mechanism of total flavonoids from
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多穗柯(lithocarpus polystachyus Rehd.) 为常见的民间草药,具有清热利尿、滋润肝肾等功效。研究显示,多穗柯含有丰富的黄酮类化合物,含量达到10%,具有抗炎、抗氧化、降血脂等功能,但对于肝损伤的影响鲜有报道[3]。本研究采用CCl4诱导小鼠肝损伤建立动物模型,观察多穗柯总黄酮(total flavonoids extracts of
健康清洁级昆明小鼠60只,雄性,体质量(22±2) g,购自河南省实验动物中心,实验动物生产许可证号:SCXK(豫)2015-0005,使用许可证号:SYXK(豫)2016-0002。饲养温度为(24±2) ℃,12 h光照/12 h黑暗的室内,常规饲料,自由饮水进食,适应1 周后进行实验。
多穗柯采集于贵州省贵阳市花溪区,经漯河医学高等专科学校赵喜兰副教授鉴定为壳斗科栎属常绿植物。按照预实验,准确秤取干燥的多穗柯叶5 kg,选择70%乙醇按照1:20 的料液浸泡12 h,70 ℃、540 W 条件下,采用超声波提取仪提取 3 次,每次1 h,合并提取液,减压浓缩得浓缩液。浓缩液上AB-8大孔树脂,选择75%乙醇洗脱液,减压浓缩,真空冷冻干燥得 TFL粉末。亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法测得总黄酮质量分数为87.2%。
水飞蓟素,纯度≥98%(大连美仑生物技术有限公司,批号:M1120A);CCl4(广州市金华大化学试剂有限公司,批号:171103);丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β、IL-6试剂盒(南京建成生物工程研究所,批号分别为20170812,20170927,20170823,20170818,20170924,20170815,20170813,20171108);BCA蛋白浓度测定试剂盒(碧云天生物技术研究所,批号:P0012S);一抗含NLR家族Pyrin域蛋白3(NLRP3)(批号:ab232401)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)(批号:ab47092)、caspase-1(批号:ab179515)、GAPDH(批号:ab181602)及二抗IgG(羊抗兔,批号:ab150077),均为美国Abcam公司。
AL104 型电子天平(瑞士梅特勒托利多仪器公司,感量:0.1 mg);RE-52AA 型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);UV-2501PC 型紫外分光光度计(日本岛津公司)。
1.5.1 分组及造模 60只昆明小鼠按随机数字表分成6组,正常对照组、模型对照组、水飞蓟素组(水飞蓟素120 mg·kg-1)、TFL小、中、大剂量组(50,100,150 mg·kg-1)。小鼠饲养一周后开始试验,灌胃体积为15 mL·kg-1,正常对照组、模型对照组灌胃等剂量的0.9%氯化钠溶液,每天1次,连续给药7 d。末次给药2 h后,模型对照组及各给药组小鼠按剂量5 mL·kg-1腹腔注射6% CCl4橄榄油溶液,正常对照组小鼠腹腔注射同体积橄榄油,禁食不禁水。
1.5.2 相关指标测定 造模6 h,摘眼球取血,半径为13.5 cm,3000 r·min-1离心 10 min,分离血清,测定血清ALT、AST水平。小鼠处死,取肝脏,4 ℃0.9%氯化钠溶液冲洗,滤纸吸干称重,并计算肝指数(肝指数/%=肝质量×100/体质量)。秤取肝左叶100 mg,加入0.9%氯化钠溶液冰浴匀浆,半径为13.5 cm,4 ℃,3500 r·min-1离心10 min,取上清液,测定IL-1β、IL-6、TNF-α、SOD、GSH-Px、MDA水平。
1.5.3 肝组织学观察 取肝右叶用10%甲醛固定,石蜡包埋,常规切片,苏木精-伊红(HE)染色,并进行常规组织学观察。
1.5.4 蛋白水平的测定 采用Western blotting法,常规方法提蛋白质,调整各样本蛋白总量,参照说明书行SDS-PAGE凝胶电泳,转膜,5%脱脂奶粉封闭2 h,一抗4 ℃孵育过夜,孵育二抗,Bio-Rad凝胶成像系统成像拍照,以GAPDH为内参分析待测蛋白相对表达值。
采用SPSS15.0版软件,计量数据采用均数±标准差($\bar{x}$±
与正常对照组比较,模型对照组小鼠的肝质量、肝指数均明显升高(
与正常对照组比较,模型对照组小鼠ALT、AST活力均明显升高(
与正常对照组比较,模型对照组小鼠的肝组织 IL-1β、IL-6、TNF-α水平均明显升高(
与正常对照组比较,模型对照组小鼠的肝组织SOD、GSH水平均明显降低,MDA明显升高(
模型对照组小鼠肝细胞出现空泡样变,部分肝细胞坏死。水飞蓟素组小鼠肝小叶结构基本正常,空泡样变和肝细胞坏死明显减少;与模型对照组比较,不同剂量多穗柯总黄酮均能有效改善肝组织损伤,空泡样变和肝细胞坏死明显减少。见
图1
急性肝损伤小鼠肝组织病理学变化(×200)
A.正常对照组;B.模型对照组;C.水飞蓟素组;D.TFL小剂量组;E.TFL中剂量组;F.TFL大剂量组。
Fig.1
Pathological changes in liver tissue of mice with acute liver injury (×200)
A.normal control group;B.model control group;C.positive control group;D.low-dose TFL group;E.medium-dose TFL group;F.high-dose TFL group.
与正常对照组比较,模型对照组小鼠的肝组织NLRP3、ASC、Caspase-1水平均明显升高(
图2
6组小鼠蛋白水平测定
1.正常对照组;2.模型对照组;3.水飞蓟素组;4.TFL小剂量组;5.TFL中剂量组;6.TFL大剂量组。
Fig.2
Determination on the protein level in six groups of mice
1.normal control group;2.model control group;3.positive control group;4.low-dose TFL group;5.medium-dose TFL group;6.high-dose TFL group.
肝损伤主要涉及肝病进展,包括炎症、纤维化、肝硬化和肝细胞癌。正常的肝细胞是容易受到食源性毒素、嗜肝病毒的感染和细菌感染。研究显示,CCl4可通过氧化胁迫和脂质过氧化诱导的急性肝损伤[4]。CCl4 代谢时,可生成大量自由基,诱发脂质过氧化以及级联反应,严重时改变细胞膜的通透性,从而触发肝毒性,并出现肝组织损伤,释放部分活性物质进入血液中[5]。本研究中,模型对照组小鼠血清中AST、ALT水平明显高于对照组,结合病理切片观察,显示模型对照组小鼠肝细胞出现空泡样变,部分肝细胞坏死,说明急性肝损伤的动物模型建立成功。本研究中,TFL给药组ALT,AST水平较模型对照组明显降低,结合病理切片观察,显示不同剂量的TFL均能有效改善肝组织损伤,并具有一定的剂量效应,说明TFL对急性肝损伤大鼠具有一定程度的保护作用。
GSH是一种重要的抗氧化剂,可以清除ROS所致肝毒性。SOD负责将超氧阴离子转化为过氧化氢。 MDA是脂质过氧化标记物。当CCl4诱发较高水平自由基时,GSH、SOD将被大量消耗,此时膜结构损伤明显加重,脂质过氧化产物MDA水平显著增加[6]。因此SOD、GSH和MDA水平能反映CCl4诱发的氧化应激所致肝损伤的程度。在这项研究中,TFL给药可显著增加肝脏抗氧化能力,如其特征在于TFL可以减少CCl4所致氧化应激中MDA水平,升高抗氧化剂SOD、GSH水平,抑制肝细胞脂质过氧化,维持膜的正常结构,从而避免肝细胞的损伤,同时也提示TFL可通过抗氧化应激发挥对肝损伤的保护作用。
越来越多的证据表明,坏死、炎症反应在CCl4诱导的肝细胞毒性中起重要作用[7]。其中TNF-α在肝损伤发生过程中扮演着重要的角色,可诱发肝星形细胞分泌、释放多种炎性递质。同时还会活化中性粒细胞,导致超氧阴离子和蛋白酶水平明显增加,从而产生级联反应,并导致肝损伤的发生。而IL-1β主要可以导致组织局部炎症反应,并作用于单核巨噬细胞,诱发IL-6 的合成和分泌,而IL-6的异常升高会进一步导致肝细胞发生免疫病理反应[8]。因此,TNF-α、IL-1β和IL-6能反映肝损伤的程度[8]。本研究中,TFL对CCl4所致急性肝损伤通过下调炎症诱导肝脏炎症细胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6发挥保护作用。
NLRP3 炎性复合体属于NLR家族成员,主要表达于单核细胞、巨噬细胞等免疫细胞,易被活性氧(ROS)等因素活化。而CCl4诱发的氧化应激所致的膜脂过氧化损伤常导致较高水平的ROS的发生[9]。因此。肝损伤发生时,高水平的ROS的释放是激活 NLRP3 的重要途径,是NLRP3激活的近端信号。当NLRP3 受到内外源性因素影响时,其将发生低聚化,并募集 pro-caspase-1 和ASC 共同组建形成 NLRP3 炎性小体,并调节、活化pro-caspase-1 转变成有活性的Caspase-1,在此基础上,通过剪切IL-1β前体,激活其成熟和分泌,从而发挥生物学作用[10]。因此,调控NLRP3 炎性小体也是对肝损伤发挥保护作用的重要机制。本研究中,TFL能显著降低NLRP3、ASC、Caspase-1水平,表明TFL抑制 NLRP3 炎症小体介导的炎症反应是其发挥对急性肝损伤保护作用的重要机制。
总之,TFL对CCl4诱导的肝细胞损伤的保护作用,与减轻氧化应激水平,改善炎症因子的产生,调控ROS/NLRP3/IL-1β信号通路有关。通过阐明TFL保护CCl4诱导的肝细胞损伤机制,可以为临床急性肝损伤的治疗提供参考,同时也为多穗柯的开发提供依据。